(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に対して設けられた同種の機関弁である第１の機関弁および第２の機械弁のうち、前記第２の機械弁の開閉時期を前記第１の機械弁の開閉時期に対して変更可能な動弁装置を備え、
前記第１の機械弁が有する第１のバルブ特性のうち、第１の緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度が、前記第２の機械弁が有する第２のバルブ特性のうち、前記第１の緩衝部と同種の緩衝部である第２の緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度よりも遅く設定されており、
前記第１および第２の機械弁が吸気弁であるとともに、前記第１および第２の緩衝部が下り緩衝部であり、
前記第１のバルブ特性のうち、バルブリフト量が最大となる位置から前記第１の緩衝部が開始する位置までの間におけるバルブリフト量が、前記第２のバルブ特性のうち、バルブリフト量が最大となる位置から前記第２の緩衝部が開始する位置までの間におけるバルブリフト量よりも大きく設定されているエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室に対して設けられた同種の機関弁である第１および第２の機械弁のうち、第２の機械弁の開閉時期を第１の機械弁の開閉時期に対して変更可能な動弁装置を備えるエンジンが知られている。特許文献１では、１つの燃焼室に対して設けられる同種の機関弁である第１、第２機関弁のバルブタイミングを変更する動弁装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２では、吸気弁をリフト動作させる吸気カムのカムプロフィールのうち、上りランプについての設定を含むエンジンの吸気カム装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４４５２１号公報
【特許文献２】特開２００４−１７６６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
機械弁のバルブ特性に緩衝部（ランプ部）を設定することで、熱膨張によってバルブクリアランスが変化しても、機械弁のジャンピングや着座音の発生を抑制できる。この点、緩衝部における機械弁のバルブリフト量の変化速度を遅く設定するほど、開弁或いは着座しようとする機械弁の動作速度をより小さくでき、結果、ジャンピングの度合いや着座音をより低減できる。
【０００６】
緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度を遅く設定する場合、さらにバルブ特性のうち、緩衝部に繋がる中間部の特性を急峻な特性とすることができる。開弁或いは着座しようとする機械弁の動作速度が抑制されているためである。そして、機関弁が吸気弁である場合には、これによって体積効率の向上やポンプ損失の低減を図ることができる。結果、エンジン性能の向上や燃費低減を図ることができる。
【０００７】
ところが、緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度を遅く設定することには限界がある。これは、変化速度を遅く設定し過ぎると、バルブクリアランスの変化量に応じたバルブタイミングの変化量も大きくなる結果、バルブタイミングに大きなずれが発生するためである。
【０００８】
この点、例えば吸気弁のバルブタイミングが意に反して遅角側にずれると、筒内ガスの吹き返しによる体積効率の悪化を招く虞がある。また、圧縮開始時期が遅れる結果、圧縮端における圧力低下を招き、着火不良や排気エミッションの悪化を招く虞がある。すなわち、緩衝部の設定に関しては、このような制約が存在する。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑み、燃焼室に対して設けられた同種の機関弁である第１および第２の機械弁のうち、第２の機械弁の開閉時期を第１の機械弁の開閉時期に対して変更可能な動弁装置を備える場合に、好適な緩衝部を設定でき、さらには好適なバルブ特性を設定可能なエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は燃焼室に対して設けられた同種の機関弁である第１の機関弁および第２の機械弁のうち、前記第２の機械弁の開閉時期を前記第１の機械弁の開閉時期に対して変更可能な動弁装置を備え、前記第１の機械弁が有する第１のバルブ特性のうち、第１の緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度が、前記第２の機械弁が有する第２のバルブ特性のうち、前記第１の緩衝部と同種の緩衝部である第２の緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度よりも遅く設定されており、前記第１および第２の機械弁が吸気弁であるとともに、前記第１および第２の緩衝部が下り緩衝部であり、前記第１のバルブ特性のうち、バルブリフト量が最大となる位置から前記第１の緩衝部が開始する位置までの間におけるバルブリフト量が、前記第２のバルブ特性のうち、バルブリフト量が最大となる位置から前記第２の緩衝部が開始する位置までの間におけるバルブリフト量よりも大きく設定されているエンジンである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃焼室に対して設けられた同種の機関弁である第１および第２の機械弁のうち、第２の機械弁の開閉時期を第１の機械弁の開閉時期に対して変更可能な動弁装置を備える場合に、好適な緩衝部を設定でき、さらには好適なバルブ特性を設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】エンジンの概略構成図である。
【図２】エンジンの動弁機構を示す図である。
【図３】実施例１の吸気弁のバルブ特性の要部を示す図である。
【図４】実施例１のバルブタイミングの変更例を示す図である。
【図５】実施例２の吸気弁のバルブ特性を示す図である。
【図６】実施例２の吸気弁のバルブ特性の要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１はエンジン５０Ａの概略構成図である。エンジン５０Ａはシリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２と、ピストン５３と、吸気弁５４と、排気弁５５と、燃料噴射弁５６と、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）５７とを備えている。シリンダブロック５１には気筒５１ａが形成されている。気筒５１ａ内にはピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室Ｅはシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３に囲まれた空間として形成されている。
【００１６】
シリンダヘッド５２には吸気ポート５２ａと排気ポート５２ｂが形成されている。吸気ポート５２ａは燃焼室Ｅに吸気を導き、排気ポート５２ｂは燃焼室Ｅからガスを排気する。また、シリンダヘッド５２には吸気弁５４と排気弁５５とが設けられている。吸気弁５４は吸気ポート５２ａを開閉し、排気弁５５は排気ポート５２ｂを開閉する。シリンダヘッド５２には燃料噴射弁５６が設けられている。また、ＶＶＴ５７が設けられている。
【００１７】
図２はエンジン５０Ａの動弁機構を示す図である。エンジン５０Ａは吸排気ともに２弁構造となっている。この点、説明の便宜上、２つの吸気弁５４を以下、吸気弁５４Ａ、５４Ｂと区別して称す。エンジン５０Ａは、第１および第２のカムシャフト１０Ａ、２０を備えている。第１のカムシャフト１０Ａは吸気弁５４Ａ、５４Ｂ側に、第２のカムシャフト２０は排気弁５５側に設けられている。
【００１８】
第１のカムシャフト１０Ａは二重構造のカムシャフトであり、外部カムシャフト１１Ａと、内部カムシャフト１２と、外部カム１３Ａと、内部カム１４とを備えている。第２のカムシャフト２０は排気カム２１を備えている。排気カム２１は排気弁５５に対応させて設けられており、排気弁５５を作動させる。
【００１９】
外部カムシャフト１１Ａは中空構造を有している。内部カムシャフト１２は外部カムシャフト１１Ａの内部に相対回転可能に挿入されている。外部カム１３Ａは外部カムシャフト１１Ａに設けられている。外部カム１３Ａは吸気弁５４Ａに対応させて設けられており、吸気弁５４Ａを作動させる。吸気弁５４Ａの位相は可変ではなく、固定となっている。
【００２０】
内部カム１４は外部カムシャフト１１Ａ上を周方向に摺動可能に設けられている。内部カム１４は内部カムシャフト１２と結合されている。内部カム１４は外部カムシャフト１１Ａに周方向に沿って設けられた長穴を通じて、内部カムシャフト１２と結合ピンで結合されている。内部カム１４は吸気弁５４Ｂに対応させて設けられており、吸気弁５４Ｂを作動させる。
【００２１】
ＶＶＴ５７は外部カムシャフト１１Ａに対する内部カムシャフト１２の位相を変更する。そしてこれにより、燃焼室Ｅに対して設けられた同種の機関弁である吸気弁５４Ａ、５４Ｂのうち、吸気弁５４Ｂの開閉時期を吸気弁５４Ａの開閉時期に対して変更可能にする。ＶＶＴ５７は動弁装置に相当する。また、吸気弁５４Ａは第１の機関弁に、吸気弁５４Ｂは第２の機関弁に相当する。
【００２２】
図３はエンジン５０Ａにおける吸気弁５４Ａ、５４Ｂのバルブ特性Ｆ１、Ｆ２の要部を示す図である。吸気弁５４Ａは第１のバルブ特性Ｆ１を、吸気弁５４Ｂは第２のバルブ特性Ｆ２を有している。第１のバルブ特性Ｆ１は外部カム１３Ａのカムプロフィールによって、第２のバルブ特性Ｆ２は内部カム１４のカムプロフィールによって設定されている。
【００２３】
第１のバルブ特性Ｆ１には第１の緩衝部Ａ１が、第２のバルブ特性Ｆ２には第２の緩衝部Ａ２が設定されている。緩衝部Ａ１、Ａ２は同種の緩衝部であり、具体的には下り緩衝部となっている。緩衝部Ａ１、Ａ２は吸気弁５４Ａ、５４Ｂの動作速度を概ね一定にする。
【００２４】
第１のバルブ特性Ｆ１のうち、第１の緩衝部Ａ１におけるバルブリフト量の変化速度は、第２のバルブ特性Ｆ２のうち、第２の緩衝部Ａ２におけるバルブリフト量の変化速度よりも遅く設定されている。このように設定された第１の緩衝部Ａ１は、同じ量のバルブリフト量の変化に要する期間が第２の緩衝部Ａ２と比較して長くなる。そして、吸気弁５４Ａの動作速度を吸気弁５４Ｂの動作速度よりも小さくする。
【００２５】
吸気弁５４Ａ、５４Ｂのうち、吸気弁５４Ｂの開閉時期を変更するには、吸気弁５４Ａ、５４Ｂの開閉時期を互いに独立して設定可能なものを適用してもよい。かかるＶＶＴ５７としては、例えば前述した特許文献１が開示する動弁装置を適用できる。ＶＶＴ５７は、例えば吸気弁５４Ａ、５４Ｂの駆動を電磁駆動化した場合の電磁駆動装置それぞれを有した構成として実現することもできる。この場合、バルブ特性Ｆ１、Ｆ２は例えばＶＶＴ５７によって設定されてもよい。
【００２６】
次にエンジン５０Ａの作用効果について説明する。図４はエンジン５０Ａにおける吸気弁５４Ａ、５４Ｂのバルブタイミングの変更例を示す図である。図４に示すように、吸気弁５４Ａ、５４Ｂのうち、吸気弁５４Ｂの開閉時期を変更可能にするＶＶＴ５７を備えるエンジン５０Ａでは、吸気弁５４Ｂの開閉時期を吸気弁５４Ａの開閉時期よりも遅角させることができる。また、吸気弁５４Ｂの閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定し、実圧縮比よりも膨張比を高めることで、燃費の向上を図ることができる。
【００２７】
一方、吸気弁５４Ｂの開閉時期を吸気弁５４Ａの開閉時期よりも遅角させた場合、吸気弁５４Ａの閉弁時に吸気弁５４Ｂがリフト中となる。そして、吸気弁５４Ａ、５４Ｂ全体としての閉弁時期の制約は、遅閉じ側の吸気弁５４Ｂの閉弁時期で受けるため、早閉じ側の吸気弁５４Ａの緩衝部である第１の緩衝部Ａ１におけるバルブリフト量の変化速度を遅く設定しても、緩衝部Ａ１の速度を遅くすることによる制約は緩和される。
【００２８】
このため、エンジン５０Ａでは、第１の緩衝部Ａ１におけるバルブリフト量の変化速度を第２の緩衝部Ａ２におけるバルブリフト量の変化速度よりも遅く設定している。そしてこれにより、ＶＶＴ５７を備えるエンジン５０Ａは、吸気弁５４Ｂの開閉時期を吸気弁５４Ａの開閉時期よりも遅角させる運転を行うにあたって、着座音を低減できる点で好適な緩衝部Ａ１、Ａ２を設定できる。
【実施例２】
【００２９】
本実施例にかかるエンジン５０Ｂは、第１のカムシャフト１０Ａの代わりに第１のカムシャフト１０Ｂを備えている点以外、エンジン５０Ａと実質的に同一である。第１のカムシャフト１０Ｂは、外部カムシャフト１１Ａの代わりに外部カムシャフト１１Ｂを備えている点以外、第１のカムシャフト１０Ａと実質的に同一である。また、外部カムシャフト１１Ｂは、外部カム１３Ａの代わりに外部カム１３Ｂを備えている点以外、外部カムシャフト１１Ａと実質的に同一である。このため、エンジン５０Ｂについては図示省略する。
【００３０】
図５はエンジン５０Ｂにおける吸気弁５４Ａ、５４Ｂのバルブ特性Ｆ１´、Ｆ２を示す図である。外部カム１３Ｂは、第１のバルブ特性Ｆ１の代わりに第１のバルブ特性Ｆ１´を設定するカムプロフィールを有している点以外、外部カム１３Ａと実質的に同一である。第１のバルブ特性Ｆ１´は、第１のバルブ特性Ｆ１と比較して、さらにバルブリフト量が最大となる位置から第１の緩衝部Ａ１が開始する位置までの間におけるバルブリフト量が、第２のバルブ特性Ｆ２のうち、バルブリフト量が最大となる位置から第２の緩衝部Ａ２が開始する位置までの間におけるバルブリフト量よりも大きく設定されている。
【００３１】
次にエンジン５０Ｂの作用効果について説明する。図６はエンジン５０Ｂにおける吸気弁５４Ａ、５４Ｂのバルブ特性Ｆ１´、Ｆ２の要部を示す図である。エンジン５０Ｂは、上述したように第１のバルブ特性Ｆ１´を設定することで、第１のバルブ特性Ｆ１´のうち、第１の緩衝部Ａ１に繋がる中間部Ｍの特性を急峻な特性とすることができる。そしてこれにより、エンジン５０Ｂは体積効率の向上やポンプ損失の低減を図ることができる。結果、エンジン５０Ａと比較して、さらにエンジン性能の向上や燃費低減を図ることができる点で好適なバルブ特性Ｆ１´、Ｆ２を設定できる。
【００３２】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば緩衝部は上り緩衝部であってもよい。この場合には、機関弁のジャンピングの度合いを低減できる。また、機関弁は排気弁であってもよい。この場合にも、機関弁のジャンピングの度合いや着座音を低減できる。また、エンジンは例えば火花点火式内燃機関であっても、圧縮着火式内燃機関であってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
第１のカムシャフト      １０Ａ、１０Ｂ
外部カムシャフト        １１Ａ、１１Ｂ
内部カムシャフト        １２
外部カム                １３Ａ、１３Ｂ
内部カム                １４
第２のカムシャフト      ２０
排気カム                ２１
エンジン                ５０Ａ、５０Ｂ
吸気弁                  ５４、５４Ａ、５４Ｂ
排気弁                  ５５
ＶＶＴ                  ５７
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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